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1、MOS管與三極管的差別

三極管全稱為半導(dǎo)體三極管，它的主要作用就是將微小的信號中止放大。MOS管與三極管有著許多相近的地方，也有許多不同之處。

首先是開關(guān)速度的不同。三極管工作時，兩個PN結(jié)都會感應(yīng)出電荷，當(dāng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時，三極管處于飽和狀態(tài)，假設(shè)這時三極管截至，PN結(jié)感應(yīng)的電荷要恢復(fù)到平衡狀態(tài)，這個過程需求時間。而MOS由于工作方式不同，不需要恢復(fù)時間，因此可以用作高速開關(guān)管。

其次是控制方式不同。MOS管是電壓控制元件，而三級管是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下，應(yīng)選用MOS管；而在信號電壓較低，又允許從信號源取較多電流的條件下，應(yīng)選用三極管。

接著是載流子種類數(shù)量不同。電力電子技術(shù)中提及的單極器件是指只靠一種載流子導(dǎo)電的器件，雙極器件是指靠兩種載流子導(dǎo)電的器件。MOS管只應(yīng)用了一種多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以也稱為單極型器件；而三極管是既有多數(shù)載流子，也應(yīng)用少數(shù)載流子導(dǎo)電；是為雙極型器件。

第三是靈活性不同。有些MOS管的源極和漏極可以互換運用，柵壓也可正可負，靈活性比三極管好。

第四是集成能力不同。MOS管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多MOS管集成在一塊硅片上，因此MOS管在大范圍集成電路中得到了普遍的應(yīng)用。

第五是輸入阻抗和噪聲能力不同。MOS管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點，被普遍應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，特別用MOS管做整個電子設(shè)備的輸入級，可以獲得普通三極管很難達到的性能。

最后是功耗損耗不同。同等情況下，采用MOS管時，功耗損耗低；而選用三極管時，功耗損耗要高出許多。

當(dāng)然，在使用成本上，MOS管要高于三極管，因此根據(jù)兩種元件的特性，MOS管常用于高頻高速電路、大電流場所，以及對基極或漏極控制電流比較敏感的中央?yún)^(qū)域；而三極管則用于低成本場所，達不到效果時才會考慮替換選用MOS管。

表13 MOS管與三極管主要差異比較一覽

2、MOS管與IBGT的差別

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS絕緣柵型場效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和功率晶體管（GTR）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。

GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。常見的IGBT又分為單管和模塊兩種，單管的外觀和MOS管有點相像，常見生產(chǎn)廠家有富士電機、仙童半導(dǎo)體等，模塊產(chǎn)品一般為內(nèi)部封裝了數(shù)個單個IGBT，由內(nèi)部聯(lián)接成適合的電路。

由于IGBT原理為先開通MOS管，再驅(qū)動三極管開通，該原理決定了IGBT的開關(guān)速度比MOS管慢，但比三極管快。

制造成本上，IGBT要比MOS管高很多，這是因為IGBT的制作多了薄片背面離子注入、薄片低溫退火（如激光退火）工序，而這兩個工序都需要專門針對薄片工藝的昂貴機臺。

在低壓下，低壓MOS管的導(dǎo)通壓降通常都控制在0.5V以下（基本不會超過1V的），比如IR4110低壓MOS管，其內(nèi)阻為4mΩ，給它100A的導(dǎo)通電流，導(dǎo)通壓降是0.4V左右。電流導(dǎo)通壓降低，意味著導(dǎo)通損耗小，同時兼具開關(guān)損耗小的特性，因此，IGBT相對MOS管在電性能沒有優(yōu)勢，加上在性價比上MOS管更具優(yōu)勢，所以基本上看不到低壓IGBT。

MOS管的最大劣勢是隨著耐壓升高，內(nèi)阻迅速增大，所以高壓下內(nèi)阻很大，致使MOS管不能做大功率應(yīng)用。

在高壓領(lǐng)域，MOS管的開關(guān)速度仍是最快的，但高壓下MOS管的導(dǎo)通壓降很大（內(nèi)阻隨耐壓升高而迅速升高），即便是耐壓600V的COOLMOS管，導(dǎo)通電阻可高達幾歐姆，致使耐流很小。

而IGBT在高耐壓下，導(dǎo)通壓降幾乎沒明顯增大（IGBT的導(dǎo)通電流通過三極管處理），所以高壓下IGBT優(yōu)勢明顯，既有高開關(guān)速度，又有三極管的大電流特性；另外，在新一代IGBT產(chǎn)品中，開關(guān)速度高（納秒級），導(dǎo)通壓降、開關(guān)損耗等也有了長足進步，使得IGBT耐脈沖電流沖擊力更強，且耐壓高、驅(qū)動功率小等優(yōu)點更加突出。

在需要耐壓超過150V的使用條件下，MOS管已經(jīng)基本沒有優(yōu)勢。以典型的IRFS4115與第四代IGBT型SKW30N60對比中，在150V、20A連續(xù)工況下運行，前者開關(guān)損耗為6mJ/pulse，而后者只有1.15mJ/pulse，不足前者的1/5；若用極限工作條件，二者功率負荷相差將更懸殊！

目前，諸如冶金、鋼鐵、高速鐵路、船舶等有大功率需求的領(lǐng)域已較少見到MOS管，而是廣泛應(yīng)用IGBT元器件。

總的來說，IGBT更適用于高壓、大電流、低頻率（20KHZ左右）場所，電壓越高，IGBT越有優(yōu)勢，在600v以上，IGBT的優(yōu)勢非常明顯；而MOSFET更適用于低電壓、小電流、低頻率（幾十KHz~幾MHz）領(lǐng)域，電壓越低，MOS管越有優(yōu)勢。

MOS管主要參數(shù)

場效應(yīng)管的參數(shù)很多，包括極限參數(shù)、動態(tài)電特性參數(shù)和靜態(tài)電特性參數(shù)，其中重要的參數(shù)有：飽和漏源電流IDSS、夾斷電壓Up、開啟電壓VT（加強型絕緣柵管）、跨導(dǎo)gM、漏源擊穿電壓BVDS、最大耗散功率PDSM和最大漏源電流IDSM等。